利用注漿加固技術(shù)對煤倉圍巖進(jìn)行加固

姜士濤

摘 要：階段儲運(yùn)煤倉服務(wù)年限長是煤礦生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，在煤礦生產(chǎn)過程中起著特別重要的作用，對煤礦連續(xù)生產(chǎn)意義重大。在對以軟巖為主煤倉圍巖進(jìn)行注漿加固過程中，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)注漿矢量鉆孔及對水泥-水玻璃（CS）雙漿液配合比進(jìn)行合理選擇，使其凝固速率達(dá)到可控，合理布局注漿順序提高漿液滲透半徑內(nèi)巖體裂隙充填程度，將破碎松軟的圍巖加固且形成一個(gè)整體，從而提高了巖體強(qiáng)度，使巖體的整體性增強(qiáng)，保持穩(wěn)定而不易破壞，達(dá)到了最佳的支護(hù)效果，為今后其它注漿加固圍巖施工提供了參考和經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：注漿;加固圍巖;矢量鉆孔;雙漿液配合比;注漿順序

1、-690～-760階段煤倉概況

-690～-760階段煤倉的圍巖松軟、壓力大且穿煤加之在斷層破碎帶中，將給礦井安全生產(chǎn)帶來很大的危害。能否對煤倉圍巖人工進(jìn)行加固至關(guān)重要，經(jīng)過研究決定利用注漿加固技術(shù)對煤倉圍巖進(jìn)行注漿加固。進(jìn)而以達(dá)到提高巖體強(qiáng)度，將破碎松軟的圍巖加固且形成一個(gè)整體，使巷道的整體性增強(qiáng)，保持穩(wěn)定而不易破壞，達(dá)到了最佳的支護(hù)效果，有效的控制巷道的變形，保證礦井的連續(xù)生產(chǎn)穩(wěn)定進(jìn)行。

2、注漿加固施工方案的選擇

在注漿加固煤倉圍巖工作中，合理選擇注漿材料十分重要，它關(guān)系到注漿工藝、工期、成本和效果，基本分為硅酸鹽類和化學(xué)類漿液兩大類。但由于化學(xué)漿的價(jià)格非常高，所以本次施工決定采用水泥-水玻璃（CS）雙漿液來進(jìn)行注漿加固施工。

3、施工方法

3.1 水泥-水玻璃（CS）雙漿液注漿加固技術(shù)

水泥-水玻璃（CS）雙漿液是以水泥和水玻璃為主劑，兩者按一定的比例，采用雙液方式注入。其中水玻璃主要起到速凝作用，根據(jù)摻入的多少來調(diào)節(jié)漿液凝結(jié)時(shí)間，摻入的水玻璃濃度越大凝結(jié)時(shí)間越短，可使水泥漿急驟硬化。這種漿液克服了單液水泥漿的凝結(jié)時(shí)間長且難以控制、動水條件下結(jié)石率低等缺點(diǎn)，提高了水泥注漿的效果，擴(kuò)大了水泥注漿的范圍。

3.2 水泥-水玻璃（CS）雙漿液注漿堵水施工工藝：

一般而言，注漿的效果好壞取決于漿液滲透半徑內(nèi)巖體裂隙充填程度，充填率越高，注漿的效果越好。充填程度與鉆探工藝、注漿工藝和制漿工藝有密切關(guān)系。

3.2.1優(yōu)化設(shè)計(jì)注漿矢量鉆孔的布置：

為了能盡最大限度增大漿液滲透半徑提高巖體裂隙充填程度，達(dá)到較高充填率、得到更好的注漿效果。找到巖體內(nèi)存在的可穿最多透水裂隙的矢量鉆孔，得到穿過最多裂隙的最優(yōu)加固孔，杜絕無效孔，減少低效孔，優(yōu)選最優(yōu)孔。特設(shè)計(jì)了一套加密、向四周輻射、深淺相間的矢量鉆孔，鉆孔參數(shù)為：

淺部孔深度：1.5m? ?中部孔深度：3.5m? ?深部孔深度：6.5m

孔口間距：0.6m? 孔排距：0.6m。

鉆孔由倉壁向四周輻射布置：輻射角度15-30°

3.2.2水泥-水玻璃（CS）雙漿液配合比的合理選擇：

水泥-水玻璃（CS）雙漿液的配合比和質(zhì)量直接影響注漿的質(zhì)量，所以調(diào)節(jié)好雙漿液的比例至關(guān)重要。

根據(jù)雙漿液中水玻璃濃度越小，終凝時(shí)間越長，而初凝時(shí)間變化不大這個(gè)非常重要的特性。共采用三種配比方式：

1#漿液：低濃度玻璃水（終凝時(shí)間較長）的雙漿液;

2#漿液：中等濃度玻璃水（終凝時(shí)間適中）的雙漿液;

3#漿液：高濃度玻璃水（終凝時(shí)間較短）的雙漿液;

3.2.3注漿順序：

注漿所使用的注漿泵型號為ZBQS-12/10礦用氣動雙液注漿泵。

首先，用低濃度玻璃水（終凝時(shí)間較長）的1#雙漿液向深孔（3.5m孔、6.5m孔）的封孔器注少量漿液，待達(dá)到壓力封孔器膨脹封好孔后停止注漿。然后，用高濃度玻璃水（終凝時(shí)間較短）的2#雙漿液向淺孔（1.5m孔）進(jìn)行注漿，并隨時(shí)注意是否有漿液從裂隙外漏，如有漏液停止注漿，馬上用布頭進(jìn)行封堵后再繼續(xù)注漿。淺孔注滿漿待其基本初凝后，此時(shí)淺部圍巖封堵完成已基本形成帷幕，再開始進(jìn)行中部孔注漿然后再進(jìn)行深部孔注漿。

中部孔及深部孔注漿時(shí)采用中等濃度玻璃水（終凝時(shí)間適中）的3#雙漿液注漿，由于淺孔漿液的終凝時(shí)間只有5.36 min，此時(shí)外部已形成帷幕，有了一定承壓能力阻止?jié){液外漏，為了擴(kuò)大漿液滲透半徑、提高裂隙充填程度及充填率、增加巖體承壓能力，此時(shí)注漿壓力必須在0.5MPa以上，漿液必須注滿。漿液注滿后，深孔骨架鋼管撤完后要進(jìn)行注漿封孔，注漿結(jié)束。

4、效果檢驗(yàn)（施工前后對照）

現(xiàn)場用錨索機(jī)往煤倉壁打眼觀察發(fā)現(xiàn)，破碎松軟的圍巖已加固且形成一個(gè)整體，人工加固的圍巖厚度達(dá)到了8米以上。使煤倉圍巖的整體性增強(qiáng)，保持穩(wěn)定而不易破壞，達(dá)到了最佳的支護(hù)效果，有效的控制巷道的變形。

5、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

此次注漿施工通過優(yōu)化設(shè)計(jì)注漿矢量鉆孔的布置，把穿過最多裂隙的矢量作為巖體加固的矢量鉆孔，最大限度的得到穿過最多裂隙的最優(yōu)加固孔。通過對水泥-水玻璃（CS）雙漿液配合比進(jìn)行合理選擇，使其凝固速率達(dá)到可控。對注漿的先后順序進(jìn)行合理布局，達(dá)到了擴(kuò)大漿液滲透半徑、提高裂隙充填程度及充填率，起到增加巖體承壓能力的目的。

此次煤倉圍巖注漿加固施工通過理論分析和現(xiàn)場實(shí)踐證明：此法施工達(dá)到預(yù)期效果，將松散破碎的圍巖膠結(jié)形成再生圍巖整體，提高了巖體內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角及彈性模量，從而提高了巖體強(qiáng)度，將破碎松軟的圍巖加固且形成一個(gè)整體，使巷道的整體性增強(qiáng)，保持穩(wěn)定而不易破壞，達(dá)到了最佳的支護(hù)效果，不僅可確保注漿質(zhì)量加強(qiáng)巷道圍巖強(qiáng)度，而且還可以大幅度降低造價(jià)和縮短施工周期。為今后其它注漿加固圍巖施工提供了參考和經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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